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1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CIRCUITO OSCILADOR RENNER SIQUEIRA FRANÇA Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis Cuiabá-MT 2017 2. 3. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CIRCUITO OSCILADOR RENNER SIQUEIRA FRANÇA Relatório apresentado ao curso de engenharia elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito parcial para avaliação na disciplina Eletrônica II sobre a orientação do Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis. Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis Cuiabá-MT 2017 Sumário INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 4 1) MATERIAIS UTILIZADOS .................................................................................. 5 2) OBJETIVO .............................................................................................................. 5 3) DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ..................................................................... 5 4) RESULTADOS OBTIDOS .................................................................................. 10 5) CONCLUSÃO ....................................................................................................... 12 6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 12 4 INTRODUÇÃO Os osciladores são circuitos cuja função é produzir um sinal alternado a partir de uma fonte de alimentação contínua. Estruturalmente são circuitos formados por transistores e/ou amplificadores operacionais de componentes passivos, com dois blocos principais: um amplificador e uma rede de realimentação. 1.1 - Oscilador com Ponte de Wien O oscilador em ponte de Wien é o mais popular entre os osciladores harmônicos, pois apresenta ótima performance e uma saída senoidal praticamente perfeita, como mostra a figura abaixo: Se associarmos a ponte de Wien com um AOP, através da realimentação negativa, obteremos um circuito denominada oscilador de Wien. O controle de estabilidade e amplitude é feito por dois diodos de chaveamento rápido e um potenciômetro. E frequência de oscilação agora é: 5 Outros parâmetros do circuito: Conforme se pode ver na equação a frequência de oscilação pode ser ajustada através de R ou C. Normalmente é preferível variar R de forma contínua e idêntica através de um potenciômetro duplo. As variações de C devem ser feitas com valores discretos dentro da faixa comercialmente disponível. Evidentemente não se deve utilizar capacitores polarizados no circuito oscilador. Esse procedimento protege o circuito contra possível sobre carregamento da saída e possibilita a alimentação de cargas com baixa impedância de entrada. Evidentemente, o buffer deverá ser feito com um AOP adequado à carga que será alimentada. 1) MATERIAIS UTILIZADOS - CI 741 - Resistores de 22 Ω, 2.2 k Ω, 10 k Ω; - Potenciometros de 10k Ω e 47k Ω; - Capacitores de 100nF e 10 nF; - Diodos 1N4001; - Fonte simétrica +/- 15v. 2) OBJETIVO Analisar o comportamento de diferentes circuitos osciladores utilizando CI 741. 3) DESENVOLVIMENTO TEÓRICO Oscilador de relaxação 6 Esta aula de laboratório tem por objetivo consolidar os conhecimentos obtidos nas aulas teóricas referentes ao oscilador de relaxação, que utiliza o dispositivo UJT e/ou com amplificador operacional. Para tanto, os circuitos propostos serão simulados em software específico para simulação de circuitos eletrônicos e posteriormente montados: Figura 1- Circuito oscilador com AOP. Em matriz de contatos, visando realizar-se as medidas necessárias para a comprovação dos fenômenos estudados. Montamos o oscilador de relaxação com amplificador operacional, mostrado na Figura 1, e verificamos seu comportamento. A seguir, medimos a frequência de oscilação e a amplitude do sinal de saída. 7 Oscilador de Deslocamento de Fase Este oscilador consiste num amplificador com ganho negativo com um circuito RC de três secções na malha de realimentação. O circuito irá oscilar à frequência em que a fase do circuito RC seja 180 ◦. A razão de usar uma tripla rede passiva RC é o número mínimo de secções que é capaz de fazer um deslocamento de fase de 180 ◦a uma frequência finita. Para as oscilações serem mantidas, o valor de K deve ser igual ao inverso do ganho da tripla rede passiva à frequência de oscilação. Mas para as oscilações começarem o valor de K deve ser ligeiramente maior que esse valor Montamos o circuito da Fig. 2, o chamado oscilador de deslocamento de fase. Medimos a frequência do sinal senoidal de saída. Fizemos a verificação do sinal de saída primeiro sem os diodos D1 e D2, e depois incluindo-os. A seguir retiramos o capacitor de 10 nF do meio. Figura 2- Oscilador por deslocamento de fase. 8 Figura 3 – Osciloscópio no Multisim com diodos D1 e D2. Figura 4 – Osciloscópio Multisim sem diodos D1 e D2. 9 Nota-se que se retirado o capacitor de 10nF do meio, o circuito se comporta da mesma maneira quando não há os diodos D1 e D2, ou seja, não oscilando. Oscilador em quadratura Montamos agora o circuito da Fig. 5, que é chamado de oscilador em quadratura (na saída do primeiro integrador temos um sinal senoidal e na saída do segundo um sinal co-senoidal, daí o nome de oscilador em quadratura). Aqui, observe o mesmo efeito da mudança da posição dos pólos, quando variamos o potenciômetro. Figura 5 e 6 – Oscilador em quadratura. 10 4) RESULTADOS OBTIDOS Figura . Forma de Onda do Oscilador de Relaxação Figura . Forma de onda do oscilador de relaxação 11 Figura. Montagem do circuito na protoboard Figura. Forma de onda do oscilador de Deslocamento de Fase sem os diodos 12 Figura. Forma de onda do oscilador de Deslocamento de Fase com os diodos 5) CONCLUSÃO Com a realização deste experimento foi possível integrar todo o conhecimento adquirido ao longo do semestre e aplicar em um equipamento essencial para muitos estudos e aplicações práticas diversas. Conclui-se portanto que o objetivo da aula foi concluído ficando claro o conceito de oscilador de relaxação, deslocamento de fase e em quadratura. 6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] PERTENCE JÚNIOR, Antonio. Eletrônica analógica: amplificadores operacionais e filtros ativos: teoria, projetos, aplicações e laboratório / Antonio Pertence Júnior. Porto Alegre: Bookman, 2 [2] ZATTAR, Haroldo. Guia de Laboratório: Eletrônica II. Versão atual 2016/1.
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